Neue Technologien für den deutschen Bergbau

„Deutschland zählt zu den führenden Technologiestandorten weltweit“, heißt es seitens der Initiatoren des Technikjahres 2004. Die Basis dafür bilde unter anderem der Maschinenbau, zu den Schlüsseltechnologien gehöre auch die Informations- und Kommunikationstechnologie.

Genau in diesen Bereichen steht die untertägige Arbeitswelt vor einem technischen Quantensprung. Mobiles Telefonieren, Videoübertragungen und automatisierte Fahrzeuge sollen schon in wenigen Jahren Realität sein. Gemeinsam mit der Zulieferindustrie, der Deutschen Montan Technologie (DMT) und Hochschulen entwickelt die Deutsche Steinkohle AG (DSK) Bergwerkstechnologie, die international Maßstäbe setzt. Überall ist sie gefragt – in China, den USA, Südamerika oder Australien.

An der Revolution der untertägigen Kommunikationstechnik arbeitet zurzeit die DSK-Hauptabteilung Technisches Innovationsmanagement (TI) gemeinsam mit anderen DSK-Fachabteilungen. Unbegrenzte Kommunikation unter Tage könnte schon bald auf Basis von drahtlosen Computer-Netzwerken, so genannten WLANs, möglich sein. Im Klartext heißt das: mobiles Telefonieren mit Handy und Headset, Datenübertragung mittels Mini-PC und Live-Bilder über die am Helm montierte Videokamera. „Im Jahr 2007 soll der erste Prototyp den Betrieb aufnehmen“, sagt Projektmanager Martin Roßmann, der bei TI für den Bereich Automation, Kommunikation und Informationstechnik zuständig ist.

Deutlich kürzere Stillstandszeiten und beschleunigte Prozesse erhofft sich Martin Roßmann von der Einführung der neuen Technik. Zum Beispiel bei Reparatur- und Wartungsarbeiten: „Mit dem Pocket-PC kann sofort geprüft werden, ob Ersatzteile verfügbar sind.“ Die könnten Bergleute dann umgehend anfordern. Ebenso effizient gestalten sich weitere Arbeitsschritte. Alle zur Reparatur erforderlichen Informationen erscheinen binnen kürzester Zeit auf mobilen Computern. Und sollten unerwartete Probleme auftreten, stehen Experten in einem Call-Center bereit, die auf ihren Monitoren genau das sehen, was der Mann unter Tage betrachtet – aufgenommen durch eine Mini-Kamera am Helm des Bergmanns. Montageanleitungen gibt’s dann über das Handy. Und zu guter Letzt wird das Problem samt Lösungsweg für künftige Zugriffe in einer Wissensdatenbank gespeichert.

Denkbar wäre, so Roßmann, später auch der Einsatz von Augmented Reality, der erweiterten Wirklichkeit. Augmented Reality, kurz AR, ist die derzeit modernste Form der Interaktion von Mensch und Computer. Der Anwender blickt durch eine Datenbrille, sieht die Realität so, wie sie ist, und bekommt gleichzeitig vom Rechner Informationen eingeblendet. Der Clou dabei: Die Infos sind kontextabhängig. Das heißt, dass der Computer Objekte automatisch erkennt und nur dazu passende Erläuterungen liefert. AR könnte die Arbeitswelt von künftigen Bergleuten vollkommen neu gestalten. Blickt er durch seine Datenbrille auf eine defekte Maschine, zeigt ihm der Computer detailgenau, mit animierten Grafiken, welche Reparaturschritte wie durchzuführen sind. Mehr noch: Der Kumpel der Zukunft muss defekte Bauteile nicht einmal selbst ausfindig machen. Das nimmt ihm Kollege Computer ab.

Die Technik funktioniert nicht nur im Labor, sondern auch in der Praxis. Das zeigten die am AR-Leitprojekt „ARVIKA“ beteiligten Firmen – wie Siemens, VW und Ford – im vergangen Jahr. Mit Hilfe von Augmented Reality wurde der Ventilstellmotor eines Pkw ausgebaut und der Defekt eines Schiebedachs durch Anweisungen des Computers gefunden.

Während der Einsatz von Augmented Reality noch in fernerer Zukunft liegt, hält eine andere technische Innovation schon in wenigen Jahren Einzug: automatisierte Dieselkatzen, die hauptsächlich Material, aber auch Personen transportieren. Steuern bisher noch Menschen die Einschienenhängebahnen, sollen künftig Datenströme aus Bits und Bytes Bergleute zum Arbeitsplatz befördern. Anstelle von Augen überprüft dann eine computergesteuerte Sensorik den Fahrweg. Kameras, Radarsysteme und Laserscanner suchen und erkennen Hindernisse und sorgen für größtmögliche Sicherheit.

Der Bergmann der Zukunft könnte während des Transports zum Einsatzgebiet weitere technische Innovationen sehen: mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge, voll automatisierte Gleislosgefährte – oder kilometerlange Förderbänder, in regelmäßigen Abständen von Kameras überwacht. Fremdkörper werden automatisch erkannt und der Gurtförderer bei Bedarf gestoppt. Industrielle Bildverarbeitung heißt das Projekt, mit dem die DSK Kosten und Ausfallschichten, verursacht durch beschädigte Förderbänder, minimieren will. Dabei übernimmt eine spezielle Software die Überwachung der geförderten Güter. Durch das „Eintrainieren“ von optimalen Bildern sowie der Vorgabe von Toleranzwerten ist das Programm in der Lage, „Gut“ und „Schlecht“, Rohkohle und Fremdkörper, voneinander zu unterscheiden. Die Bandgeschwindigkeit spielt dabei ebenso wenig eine Rolle wie äußere Einflüsse, Lichtverhältnisse, Umgebungstemperaturen, Staub oder Schmutz.

Abgesehen von Neuerungen in Sachen Transport, Überwachungsmitteln und technischer Ausrüstung könnten die Kumpel von einer weiteren Innovation profitieren, die sie im buchstäblichen Sinn direkt zu spüren bekommen. Einer Kühlweste, die die teils hohen Temperaturen unter Tage sozusagen neutralisiert. Der „Coolover“ verfügt über mehre mit Sodiumsulfat gefüllte Kissen. Steigt die Temperatur über 25 Grad schmilzt der Kisseninhalt und setzt Kälte frei. Fällt die Temperatur wieder, nehmen die Kissen ihre ursprüngliche Form an und stehen für den nächsten Einsatz bereit, ohne dass sie dafür „aufgeladen“ werden müssen. „Die Weste könnte an Orten getragen werden, wo Temperaturen über 30 Grad herrschen“, sagt Udo Schulz von der DSK-Hauptabteilung Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutz.